利用RTK技术求解WGS84坐标与1954北京坐标转换参数精.docx
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利用RTK技术求解WGS84坐标与1954北京坐标转换参数精
2010年2月第1期城 市 勘 测
UrbanGeotechnicalInvestigation&Surveying
Feb.2010No.1
文章编号:
1672-8262（201001-110-02中图分类号:
P228
文献标识码:
B
利用RTK技术求解WGS-84坐标与1954北京坐标转换参数的探讨
刘坤
3
3 收稿日期:
2009—07—02
作者简介:
刘坤（1980—,男,助理工程师,主要从事城市测绘技术工作。
（衢州市测绘院,浙江衢州 324000
摘 要:
主要介绍了应用GPS-RTK技术求解WGS-84与衢州城区1954北京54坐标转换参数的方法与过程,探讨
RTK技术在实际工作中求解参数的过程以及RTK技术在城市测量中的应用。
关键词:
RTK;转换参数;WGS-84坐标;1954北京坐标
1 前 言
全球定位系统（GlobalPositioningSystem,GPS是美国从上世纪70年代开始研制,历时20年,耗资200亿美元,于1994年全面建成,具有在海、陆、空进行全位系统。
经近10年我国测绘等部门的使用表明,GPS以全天候、高精度、自动化、高效益等显著特点,赢得广大测绘工作者的信赖,并成功地应用于大地测量、工程测量、航空摄影测量、运载工具导航和管制、地壳运动监测、工程变形监测、资源勘察、地球动力学等多种学科,从而给测绘领域带来一场深刻的技术革命,特别是实时载波相位差分定位（RealTimeKinematic,RTK,其中,由于RTK定位的测量精度高（可达厘米级并且置信度可以达到99.9﹪,因此在工程测量中应用非常广泛。
2 RTK原理
RTK技术始于20世纪90年代初,是基于载波相
位观测值基础上的实时动态定位技术。
如图1所示,RTK技术的工作模式是在已知点上架设基准站,接受
机借助电台将其观测值及坐标信息,发送给流动站接收机,流动站接收机通过电台（数据链接受来自基准站的数据,同时还要采集GPS观测数据,在系统内形成载波相位差分观测方程,采用卡尔曼滤波技术,在运动中初始化求出整周模糊度。
并进行实时处理,求得其三维坐标（X,Y,Z,精度可达厘米级。
但由于信号受到其他信号及建筑物的影响,通常城市测量中基准站与用户站之间的距离一般不超过10km~15km。
因而在大范围的测区,基准站不能固定在某一个点上,
它根据用户站的需要,在测区均匀布设几个架设基准站的控制点
。
图1 RTK技术基本原理图
3 技术要点
（1基准站的选择
RTK定位测量中,流动站随着与基准站距离的增
大,初始化的时间将会延长,精度将会降低,所以流动站与基准站之间的距离不能太大,一般不超过10km范围,基准站一般要求选择在周围没有遮挡、地势较高开阔的地方,一方面使基准站能够接收到尽可能多的GPS卫星信息。
另一方面基准站要求远离无线电发射
源、高压电线及大面积水域。
（2坐标转换参数的求解过程
求取转换参数的方法主要有:
①在有控制点的WGS-84坐标和国家1954北京坐标时,根据两套坐
标系统建立关系求得转换参数;②在测区已经进行了GPS控制测量,应用已求得的转换参数人工输入转换
参数,从而进行两种坐标的转换;③采用地图投影的方式,即使用已知的投影方式来确定转换参数。
在使用
第1期刘坤1利用RTK技术求解WGS-84坐标与1954北京坐标转换参数的探讨
②和③方法进行求取转换参数时,基准站的坐标必须放在已知点上,而且基准站的WGS-84坐标必须是已知的国家1954北京坐标通过已知的转换参数和投影方式反算得到。
应用控制点求解转换参数时,可以有不同的作业方式:
①基准站位于已知点上,该点的WGS-84坐标的获得可以采用已有的静态数据,直接将控制点的WGS-84坐标和1954北京坐标输入手簿直接求取,或者也可以点采集的方式获取,此法是在无WGS-84坐标成果的情况下使用的一种方法,基准站的WGS-84坐标通过单点定位得到,再用流动站到控制点上去采集WGS-84坐标,然后再应用采集的数据进行转换参数的求取。
②当在某些特殊的地方,无合适的控制点坐标来设置基准站,可以采用基准站任意摆放的方式,即虚拟一个基准站的1954北京坐标,基准站的WGS-84坐标直接测量手簿读取,然后流动站再到各个控制点上去采集WGS-84坐标,由于基准站的1954北京坐标是一个虚拟坐标,所以在求解转换参数时基准站不得参与转换参数的求解。
在求解转换参数时,要求控制点的个数在3个以上,此外,通过实际作业发现,利用远离作业区的控制点求解的转换参数,误差较大,所以在求解转换参数时,最好使用作业区附近的控制点来求解转换参数。
根据以上原理,我们以TrimbleGPS5800为例,在衢州城区范围内利用已知GPS四等点:
亚美小区、回笼村、过溪畈、荷花新村、子明山、下田山、百家塘、山背山共8个点。
在TSC2手簿新建一个任务,选择“无投影/无基准”,然后是键入已知点WGS-84坐标和1954北京坐标,第三步是点校正,会出现如下界面:
点校正
点 水平残差 垂直残差 使用
AAAA0.000m0.000mH,V
增加 删除 结果 应用 选项
在上面的界面中,选择增加,回到点校正界面:
校正点
网格点名称:
?
GPS点名称:
?
使用:
否
按照做第一个点校正的操作做其他点校正。
做完最后一个点校正后,出现的界面如下:
点校正
点 水平残差 垂直残差 使用
AAAA0.000m0.000mH,V
Bbbb0.000m0.001mH,V
……………………
ZZZZ0.000m0.000mH,V
增加 删除 结果 应用 选项
在上面的界面中,选择应用,点校正完成,在出现的界面中按ESC回到TSC2主界面,求得衢州城区一套WGS-84坐标与1954北京坐标转换参数。
转换参数
投影
横轴墨卡托投影
假北:
3206763.620
中央子午线:
118°49′33.03843″
比例因子:
1
半长轴:
6378137.0
扁率:
298.2572229329
坐标网格
项目高度:
0
基准转换
类型:
三参数
半长轴:
6378137.0
扁率:
298.2572229329
水平平差
类型:
平面
原北点:
3205855.629m
原东点:
500979.885m
北平移量:
-1.869
东平移量:
-0.331
旋转:
0°01′16.256576″
比例因子:
1.00000154
垂直平差
类型:
斜面
原北点:
3206763.613.309m
原东点:
495948.624m
北斜坡:
0.850ppm
东斜坡:
-43.522ppm
常量平差:
-5.720m
（3参数可靠性的检验
我们将基准站架设在单位楼顶的GPS四等点-规划局点上,流动站在已知点上检核。
同时也检验测区内已有一级导线点三维坐标的I116、I184、I37三点。
经过检验与已知坐标相比较,得出以下差值。
检核点与已知点的比较:
最大点位中误差:
±0.043m,最小点位中误差:
±0.014m,最大高程误差:
±0.030m,最小高程误差:
±0.001m。
检验结果表明,我们所求的转换参数是正确的,今后衢州城区的任何区域都可使用这套转换参数进行测量。
4 结 语
（1求得WGS-84坐标与1954北京坐标的转换参数,可以方便地在该衢州城区的某一区域进行动态测量,不受起始点和地形点的限制,克服了许多用常规仪器和静态GPS观测带来的不利因素,从而大大地缩
（下转第114页
111
城 市 勘 测2010年2月
二的误差明显要小于方案一。
4 结 论
通过实验对比发现:
两种方案下多项式拟合法的精度都远远大于四参数转换法多项式,证明多项式拟合法的相关性更好;两种转换方法下方案二的误差明显要小于方案一,说明在网边缘和网中同时加以约束,要比只选网外围精度更好,可靠性更高。
四参数转换模型转换参数少,算法简单,但转换精度稍差,适用于小比例尺地理信息中坐标的转换;多项式拟合法,参数多,拟合式复杂,但达到了很好的精度,可靠性也大大提高,适用于对精度要求高的地理信息坐标的转换。
参考文献
[1] 汪生燕,王海芹.浅淡WGS-84坐标系与任意坐标系的
坐标转换[J].西部探矿工程,2009（4
[2] 李冲,谭理,余银普等.国家坐标与地方坐标的转换方法
研究[J].城市勘测,2009（1
[3] 刘天佑.坐标转换及坐标的拟合推估[J].煤炭技术,
2000,19（6
[4] 张项铎,谢世杰.WGS-84转换为国家实用坐标的研究
[J].测绘通报,1997（5
[5] 刘大杰,施一民,过静珺.全球定位系统（GPS的原理与
数据处理[M].上海:
同济大学出版社,1996
TheConversionBetweenWGS-84CoordinatesandLocalCoordinates
TangYuJuan,ShiKe
（KunmingUniversityofScienceandTechnology,Kunming650093,ChinaAbstract:
OntheresearchoftheconversionrelationshipoftheWGS-84andthelocalindependentcoordinatesys2temofUrbanGPSintwo-dimensional,comparedandanalyzedtheerror,precisionandreliabilitybetweenfourparamet2ricconversionmodelandpolynomialfittingmethodandgavesomeusefulconclusions.
Keywords:
WGS-84coordinate;transformationparameter;coordinatetransformation;fitting
（上接第111页
短观测时间,提高了工作效率。
（2本次转换参数确定后,经过衢州市测绘院一段时间的工作,进一步证实了参数的正确性。
（3应根据测区的实际情况选择合适的坐标转换参数求解方法,参与坐标转换的已知点应在3个以上,且分布要均匀,做到在满足精度要求的情况下,尽可能减少外业的工作强度。
参考文献
[1] CJJ8-99.城市测量规范.
[2] 刘大杰,施一民,过静珺.全球定位系统（GPS的原理与
数据处理[M].上海:
同济大学出版社,1996
TheDiscussiononParametersforCoordinateTransformation
BetweenWGS-84andBJ-54UsingRTK
LiuKun
（SurveyingandMappingInstituteofQuZhou,QuZhou324000,China
Abstract:
ThispaperintroducesthemeasuresandprocessforfindingtheparametersfromcoordinatetransformationbetweenWGS-84andBJ-54atthecityofquzhouusingRTK,anddiscussestheapplicationofRTKforfindingthepa2rametersinpracticalworkandsurveyingincity.
Keywords:
RTK;Parametersofcoordinatetransformation;CoordinatesofWGS-84;CoordinatesofBJ-54411
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